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《生命世界》

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《生命世界》杂志由中国科学院主管,中国科学院植物研究所、中国植物学会和高等教育出版社联合主办,于2...

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动物界的爱因斯坦

2008-09-12 16:43:27

   一只野生猩猩准确地抓住延伸到河边的树藤,然后用树枝做成的长矛来刺捕河中的鱼,最近在印度尼西亚婆罗洲发生的这匪夷所思的一幕,有幸被科学家发现,并用相机捕捉了那精彩的瞬间。动物会制造和使用工具,是不是太奇妙了,即便它们的作品如同爱因斯坦的小板凳一样简单和粗糙。长时间以来,工具的制造和使用一度被认为是人类区别于其他动物的特征,然而,随着科学家的一系列发现,高傲的人类逐渐意识到,这种高级认知能力或许也存在于动物界。

随手可得的“工具”

   其实,工具可以非常简单,一片树叶,一根树枝。小学语文课本里《乌鸦喝水》的故事里,乌鸦也不过凭借的是一块块石子。无独有偶,在位于西太平洋的新喀里多尼亚岛有一片热带雨林,一只乌鸦看到毛毛虫钻到了树洞里。它用嘴无法将毛毛虫叼出来,于是乌鸦就找来一根木棍插进树洞中, 然后在一旁悄悄地等待。不久, 毛毛虫误把木棍当作树枝, 大摇大摆地爬了出来, 结果成为乌鸦的盘中美餐。这根小木棍就是乌鸦用以达到目的的工具。正如人们给予工具粗略的定义,动物借以完成某一特定任务的任何物体,并且这个物体的使用使得任务变得容易。换句话说,要不是这根木棍,毛毛虫很难成为乌鸦的美食。
  20世纪,使用工具是动物认知研究的中心概念。关于动物使用工具的实验室研究和野外研究不断地取得进展,这也使得人们对于动物的行为能力和认知能力有了更深层次的理解,工具的具体特征不只转变了行为,而更多的是感知能力,有时候是沟通能力。
  黑猩猩可以用前肢用力地敲击某个表面;如果黑猩猩用手中的石块去敲击,那么这股力量就会被放大。红毛猩猩可以用手指触到藏在小洞中的物体;它手中的一根小棍能够帮助它触到更深的地方或伸入到更加狭窄的洞口中。感官输入同样重要,尤其是触觉输入,它们同样发挥着调节作用。黑猩猩能够感知到石块可以让它的手臂力量得到更大的发挥,并可以对某一表面施加更大的敲击力。而对于红毛猩猩来说,即使看不到确切的接触位置在哪,它同样可以感知到小棍是否触及到洞底或是否被某些物体或生物体挡住。正如日本玉大学的伊瑞克博士提出的:“工具就是手在肢体和感觉层面上的延伸。”

埃及秃鹰用石块将鸵鸟蛋敲碎来饱餐一顿 

  一只野生猩猩正在用自制的长矛来刺捕河中的鱼

大猩猩会用石块砸坚果

树枝是黑猩猩常用的工具,可以用来取食,也可以用作“战斗”的武器

目标明确的“使用”

  关于使用工具最清晰的定义最早见于美国生物学家珍妮·古多尔:为了达到某一即刻目的,将外部物体做为嘴或喙,手或爪的延伸部分的行为。我们也可以在动物学家贝克关于工具使用的定义结构中看出:动物是为了产生某些影响而采取行动的。因此,在众多动物使用工具的例子中,行为和目标总是存在着非常微妙的关系。诸多的例子似乎也可以说明这一点。
  一只年轻的猩猩惊喜地发现笼子外放着可口的食物,它垂涎欲滴,可是它的手无法取到食物,怎么办?它先用两根短木棒分别试了一下,不能解决问题。于是, 它便用坚利的牙齿把两根木棒的一头咬尖,中间套上一截空心管子,这两根短棒便被接成一根长棒了。借助这一工具, 猩猩终于吃到了远处的食物。
  此外,动物不仅会用工具来取食, 还会把工具当武器用。秃鹰和小动物打架时,站在60多米外用石头掷击对方;狒狒用树枝来打有毒的蝎子, 直到对方动不得为止;黑猩猩更是经常挥动树枝来威胁其敌手。
  不过,科研人员发现,在某些具体行为中,简单地将目标和产生的作用联系在一起是不够的。看看为什么这样说吧,想像一只动物正将某一物体砸向地面。当动物的行为停止时,物体安然无恙,但是,地面却由于物体的撞击变平了。这算使用工具吗?从工具使用角度来说,这一行为包括两个相似的场景,其中一个属于工具使用,而另一个则不是。
  场景一:一只黄蜂把一颗鹅卵石砸向地面。当黄蜂的动作停止时,鹅卵石原封未动,但是,在距离它的巢穴开口不远处的地面却被砸得更加结实和平坦了。
  场景二:一只黑猩猩将手中的一颗坚果砸向地面。当黑猩猩的动作停止时,坚果还是没有被砸开,但是,坚果接触到的地面部分却被偶然地砸平了。
  很明显,要想区分开场景一和场景二到底哪一个属于工具使用,这些总体性的描述还是远远不够的。一种很自然的区分方法是从区分这些行为的目的方面寻找突破口。在场景一中,黄蜂的目的就是要平整巢穴周围的地面;在场景二中,黑猩猩的目的是要砸开坚果。进一步地说,目标在这些行为中所起到的作用不同。在黄蜂的例子中,工具是鹅卵石,目标是地面;在黑猩猩的例子中,目标是坚果,而不存在工具。因此,行为学家为动物使用工具所下的定义显然包括了很多表象是使用工具但实际不是使用工具的事例。

一只名叫“贝蒂”的乌鸦会用铁丝做成钩子,来钩瓶子里的东西

邮票上苏格兰乌鸦用树叶做成具有一定形状的工具,来捕捉树缝里的昆虫

 

简单原始的“制造”

  野生猩猩居然会用树枝做成的长矛来刺捕河中的鱼,再一次印证了科研人员以前的发现,某些动物不但会用现成的工具,而且还会自己制造工具。20世纪60年代,动物学家珍妮·古多尔曾经报道过黑猩猩的例子:黑猩猩会把树枝上的叶子摘去,然后将其截为适当的长度,伸进白蚁洞,当取出枝条时,上面沾满了白蚁,黑猩猩随之就把它们当点心吃。同黑猩猩一样,某些鸟类也会这种“钓虫”小计。1996年,新西兰奥克兰大学的动物学家在南太平洋岛域考察时,意外地发现了新加利多尼亚鸦会用它们的嘴切断小树枝,并使小树枝一端弯曲,因而制造出了钩形工具而钓出了树洞里的虫子。
  更为有趣的是,科研人员在实验室里也观察到了新加利多尼亚鸦的这种现象。只不过,这次工具不是树枝,而是科研人员做实验的铁丝。要知道,新加利多尼亚鸦在野生状态下可从来没有见过铁丝的。这样看来,新加利多尼亚鸦好像与生俱来就具有制造工具的能力。
  但这种能力在黑猩猩身上或许并不是天生的。西非森林里的黑猩猩已经学会用两块石头配合把坚果敲开。这种工作难度很大,因为除了要使用两块石头外,它们还要设法对准坚果。科研人员发现,每当成年黑猩猩用石头砸坚果时,无论是年轻的、年幼的,还是刚出生的小黑猩猩,它们都会在一旁仔细观察。于是,几年之后,它们也能逐渐掌握这种用石头砸坚果的技巧。
  科研人员认为,任何动物, 如果采用教导与学习的方法, 将其种类的行为模式传给后代, 即具有“文化”的特征。这和新加利多尼亚鸦出于本能的行为是不同的,新加利多尼亚鸦的天赋能力更确切说是自身需要而进化出来的一种适应性反应。但无论是本能反应还是学习得来的,动物的这项技能至多是萌芽状态的制造工具。毕竟,人类制造工具是有计划和远见的,运用了智慧和理性的思维;动物的行为只是基因遗传的结果,而基因里所携带的信息则是长期积累的结果。其次,动物的制造工具或许是偶发性的,工具利用以后,绝对不会有保存的概念。再者,人类可以利用工具制造另一种工具也是其他动物所不能同日而语的。
  自然界种种动物制造和使用工具的现象,生动地反映了它们在漫长的进化过程中形成的生存本领,正是如此,它们才能生存至今。

 

    在野外的沙滩上,蚁狮会挖出一个漏斗形的小沙坑。当猎物一不小心掉进了沙坑,它就会不断地向外弹抛沙子,使受害者被流沙推进中心,然后用大颚将猎物紧紧钳住,并将其刺吸而致死。

 

黑猩猩会把制造工具的技术传给下一代

 

射水鱼有高超的捕虫技术,它的工具就是水珠

 

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